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  • 雷是怎样形成的 [闪电是怎样形成的]

    时间:2020-04-10 02:28:45来源:时空文库网本文已影响时空文库网手机站

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      闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象,那形成闪电需要哪些条件呢?以下是由小编整理关于闪电是怎样形成的内容,希望大家喜欢!

    闪电是怎样形成的

      闪电的形成

      如果我们在两根电极之间加很高的电压,并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时,在它们之间就会出现电火花,这就是所谓“弧光放电”现象。

      雷雨云所产生的闪电,与上面所说的弧光放电非常相似,只不过闪电是转瞬即逝,而电极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久,而雷雨云中的电荷经放电后很难马上补充。当聚集的电荷达到一定的数量时,在云内不同部位之间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特/厘米,局部区域可以高达1万伏特/厘米。这么强的电场,足以把云内外的大气层击穿,于是在云与地面之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电。

      肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下垫面变成正电荷中心,在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多,电场越来越强的情况下,云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱,称梯级先导。这种电离气柱逐级向地面延伸,每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱,它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面,在离地面5—50米左右时,地面便突然向上回击,回击的通道是从地面到云底,沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底,发出光亮无比的光柱,历时40微秒,通过电流超过1万安培,这即第一次闪击。相隔百分之几秒之后,从云中一根暗淡光柱,携带巨大电流,沿第一次闪击的路径飞驰向地面,称直窜先导,当它离地面5—50米左右时, 地面再向上回击,再形成光亮无比光柱,这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3—4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒,在此短时间内,窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能,因而形成强烈的爆炸,产生冲击波,然后形成声波向四周传开,这就是雷声或说“打雷”。

      闪电的结构

      被人们研究得比较详细的是线状闪电,我们就以它为例来讲述闪电的结构。

      闪电是大气中脉冲式的放电现象。一次闪电由多次放电脉冲组成,这些脉冲之间的间歇时间都很短,只有百分之几秒。脉冲一个接着一个,后面的脉冲就沿着第一个脉冲的通道行进。现在已经研究清楚,每一个放电脉冲都由一个“先导”和一个‘回击”构成。第一个放电脉冲在爆发之前,有一个准备阶段—“阶梯先导”放电过程:在强电场的推动下,云中的自由电荷很快地向地面移动。在运动过程中,电子与空气分子发生碰撞,致使空气轻度电离并发出微光。第一次放电脉冲的先导是逐级向下传播的,像一条发光的舌头。开头,这光舌只有十几米长,经过千分之几秒甚至更短的时间,光 舌便消失;然后就在这同一条通道上,又出现一条较长的光舌(约30米长),转瞬之间它又消失;接着再出现更长的光舌……光舌采取“蚕食”方式步步向地面逼近。经过多次放电—消失的过程之后,光舌终于到达地面。因为这第一个放电脉冲的先导是一个阶梯一个阶梯地从云中向地面传播的,所以叫做“阶梯先导”。在光舌行进的通道上,空气已被强烈地电离,它的导电能力大为增加。空气连续电离的过程只发生在一条很狭窄的通道中,所以电流强度很大。

      当第一个先导即阶梯先导到达地面后,立即从地面经过已经高度电离了的空气通道向云中流去大量的电荷。这股电流是如此之强,以至空气通道被烧得白炽耀眼,出现一条弯弯曲曲的细长光柱。这个阶段叫做“回击”阶段,也叫“主放电”阶段。阶梯先导加上第一次回击,就构成了第一次脉冲 放电的全过程,其持续时间只有百分之一秒。

      第一个脉冲放电过程结束之后,只隔一段极其短暂的时间(百分之四秒),又发生第二次脉冲放电过程。第二个脉冲也是从先导开始,到回击结束。但由于经第一个脉冲放电后,“坚冰已经打破,航线已经开通”,所以第二个脉冲的先导就不再逐级向下,而是从云中直接到达地面。这种先导叫做“直窜先导”。直窜先导到达地面后,约经过千分之几秒的时间,就发生第二次回击,而结束第二个脉冲放电过程。紧接着再发生第三个、第四个….。直窜先导和回击,完成多次脉冲放电过程。由于每一次脉冲放电都要大量地消耗雷雨云中累积的电荷,因而以后的主放电过程就愈来愈弱,直到雷雨云中的电荷储备消耗殆尽,脉冲放电方能停止,从而结束一次闪电过程。

      闪电的频率

      就在你阅读这篇文章的时候,世界各地大约正有1800个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电,其 中有100次袭击地球。

      闪电可将空气中的一部分氮变成氮化合物,借雨水冲下地面。一年当中,地球上每一公顷土地都可获得几公斤这种从高空来的免费肥料。

      乌干达首都坎帕拉和印尼的爪哇岛,是最易受到闪电袭击的地方。据统计,爪哇岛有一年竟有300天发生闪电。而历史上最猛烈的闪电,则是1975年袭击津巴布韦乡村乌姆塔里附近一幢小屋的那一次,当时死了21个人

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